计算机集成制造第五章课件

第五章设计自动化：CAE指导老师：高琦

报告人：臧志刚王涌泉COMPUTER-INTERGRATEDMANUFACTURING目录CONTENTS1DFMA介绍2CAE分析3CAE评价4成组技术5生产工程策略6生产工程网络本章目标1.计算机辅助工程（CAE)。2.CAE与CAD在产品设计模块中如何集成及其对设计过程的重要性。3.面向制造和装配设计方法(DFMA)，人工系统与基于计算机的系统如何支持高效的设计和成功的产品。4.有限元分析（FEA)的几个主要应用方面。5.几种基本的质量特性分析应用。6.三种成型方法，比较它们应用于设计过程的优缺点。7.详细介绍六种快速成型系统。8.两种成组技术的原理及其在生产工程中的应用。9.两种计算机辅助工艺过程规划(CAPP)的原理及其在生产规划过程中的应用。10.计算机辅助制造CAM中的自动化功能。11.过程建模与仿真、生产成本分析和维护自动化。12.企业网中常用的拓扑结构(topology)。030CAE简介CAE（Computer-AidedEngineering）是利用计算机技术对工程设计进行分析和评价，计算出产品的工作参数、性能参数和制造参数，这些复杂参数使用传统的人工方法将难以完成。CAE在设计过程中应用于综合、分析和评价阶段。在综合阶段，CAE的主要工作是使用面向制造和装配设计方法原理处理生产能力问题。在分析和评价阶段，CAE的工作结果被CE人员用来评定产品设计的质量。40CAE简介CAE也是一种辅助生产工程领域的生产力工具。支持成组技术(GT)、计算机辅助工艺过程规划(CAPP)及计算机辅助制造(CAM)的软件也囊括在广义的CAE概念之下。因为在整个设计过程中都要应用CAE和这些软件，所以，在所有五种制造系统和四种生产策略(参见第2章)中都需要CAE。但是，在哪个阶段使用及使用何种CAE软件则取决于企业实际的概念设计和重复设计的水平。还取决于所采用的制造系统类型。51面向制造和装配的设计方法5.1DFMA定义DFMA(DesignForManufacturing

andAssembly)是一个设计过程，该过程从产品设计的一开始就考虑生产因素。基本理念：为了在制造阶段，以最短的周期、最低的成本、最好的质量达到最高可能的产量。涉及产品开发的制造、装配、检测、维护、报废处理等各个阶段。75.1.1DFA–howeasilythingscanbeassembledDFADFMDFMADFM–howeasilythingscanbemadeDFMA–balancebetweeneaseofmaking&assembly85.1.1DFM定义：主要研究产品本身的物理设计与制造系统各部分之间的相互关系，并把它用于产品设计中以便将整个制造系统融合在一起进行总体优化。DFM可以降低产品的开发周期和成本，使之能更顺利地投入生产。基本思想：在产品设计时要同时考虑制造的可能性、高效性和经济性，即产品的可制造性（或工艺性）。95.1.1105.1.1定义

DFA是指在产品设计阶段设计产品使得产品具有良好的可装配性，确保装配工序简单、装配效率高、装配质量高、装配不良率低和装配成本低。主要作用制定装配工艺规划，考虑拆装的可行性;

优化装配的路径;

在结构设计过程中通过装配仿真考虑装配干涉。115.1.1125.1.1DFMA简史Definitions:DFA=designforassemblyDFM=designformanufactureDFE=designforenvironmentDFD=designfordisassemblyDFS=designforserviceDFX=designforX12345678DFADFMDFMADFEDFDDFSDFSSDFX’s135.1.1DFMA简史DFMA的成功得益于两个方面：可加工性工程和面向装配的设计方法(DFA)。可加工性的宗旨是注重单个零件的可加工性；可生产保证了零件易加工，但结果却使产品的零件数量增加，大多数情况下，整个产品的制造与装配更加困难。DFA的基本原理是通过取消和合并的方法来减少零件的数量，但最合适的加工路线并不是优先采用。DFMA将装配和制造同时考虑，DFM与DFMA结合使用。145.1.2DFMA合理性DFMA产生的最大成效在于产品零件数量的减少。零件之间的结合面减少，产品的质量随之变好，同时减少了冲压模、铸模、冲压机、装配、库存、物料运输和各类技术文件数量。在早期设计阶段，产品的材料、工艺和装配等关键设计以确定，产品的成本也就确定下来。设计后期为减少成本的努力影响只有50%，质量问题也是低劣设计的产物。155.1.2DFMA优点引用次数平均改变零件数量200-54%装配时间65-60%产品成本31-50%装配成本20-45%装配操作次数23-53%重量11-22%劳动力成本8-42%制造周期7-63%零件成本8-52%装配成本6-73%年节约成本11＄140万DFMA合理性117项公开案例研究165.1.3DFMA的人工方法DFMA方法有人工和基于计算机两种。从人工方法来看，在设计期间，DFMA逐一向设计人员询问有关零件功能、材料限制和装配时零件存取等问题。DFMA软件计算装配时间、产品成本和理论上的基准最小零件数。目的是获得最高的零件生产成本效率。从效果显著的DFA开始的。在产品设计方法改进后，装配变得更容易且更快速，成本也被减少。十条设计原则175.1.3DFMA的人工方法185.1.3DFMA的人工方法最小化装配表面自顶向下装配法改善装配操作最大化零件配合性根据已知的信息、还不能确定是否可以取消某些表面，以减少表面处理和加工要求。金属支架板零件是一个天然的底座，其他零件皆装配在其上。但仍然违反本条准则，这是因为零件装配是从两边进行而不是自顶而下进行的。装配时零件的存取数量合适，而且可以使用标准工具。没有凹槽或对齐导向装置帮助支架中的衬套孔与螺纹孔对齐。最小化零件数量零件总数是10，部件只有1个移动件。如果两个配合零件(例如支架和衬套)没有相对移动，应设法将它们合并成一个单一的零件。195.1.3DFMA的人工方法优化零件装夹避免单独的紧固件使零件带有识别定位标志重视模块化设计为更易于装夹，零件装夹部分是刚性的，要有合适的表面用于装夹，裸纹孔周围没有合适的区域供拧紧。用搭扣或者其他办法避免使用紧固件，部件中使用了6个分开的紧固件。将标签，识别物，突出物打在配合件上，该设计没有使用自锁特征。对于相同功能零件使用同一标准部件。部件可能是非标准件。最大化零件对称性对称零件最容易定位和操作，所有零件均对称。205.1.3DFMA的人工方法215.1.3DFMA的人工方法22采用DFMA的CAE软件通过成本计算，帮助设计人员分析备选方案。使用DFMA软件时，设计人员输入零件的设计参数，软件对备选方案进行定量分析。DFMA设计的结果可能出现更为复杂的单个部件，但最终能设计出较为简单的产品结构，使得产品成本较为低廉。DFMA鼓励设计人员打破l日的设计观念，设计出低成本的产品，具有以下优点:

减少50%之多的设计周期。减少30%一70%的零件数量。减少50%一80%的装配时间。5.1.4DFMA的计算机方法235.1.4DFMA的计算机方法245.1.4DFMA的计算机方法252CAE分析5.2CAE分析大多数情况下，CAE的输入数据是CAD中建立的产品图形。分析阶段的CAE应用分为两大类：有限元分析(FEA)和质量特性分析。275.2.1有限元分析最常使用的CAE软件是有限元分析（FEA），其定义如下：FEA是一种数字编程技术，它通过把研究对象划分为许多“有限元”的构造单元，来分析和研究某个结构或电路的功能特性。大部分的FEA软件可分为两类：机械系统和电子电路。机械系统的FEA起源于CAD软件中零件或结构的几何模型的建立。3DCAD模型被划分为有限个单元，在接点处互相连接。285.2.1有限元分析295.2.1有限元分析305.2.1有限元分析315.2.1有限元分析32有限元分析步骤有限元分析可分成三个阶段：前置处理、计算求解和后置处理。前置处理是建立有限元模型，完成单元网格划分；后置处理则是采集处理分析结果，使用户能简便提取信息，了解计算结果。33有限元分析步骤问题及求解域定义求解域离散化确定状态变量及控制方法单元推导总装求解联立方程组求解和结果解释345.2.2质量特性分析通过CAD系统并且返回数值分析质量、边界框、质心、惯性矩等参数A.常用的CAE功能与CAD系统共同确定零件的标准CAD数据文件的传送与共享B.对制造企业重要性DFMA需要从质量分析软件获得数据DFMA输入参数的精度C.与DFMA结合质量特性分析Mass-propertiesanalysis355.2.2质量特性分析365.2.2质量特性分析375.2.3其他CAE设计和分析软件回路分析软件CAE回路分析方面的软件广泛应用于设计电子工业过程。这类软件完成电子电路的数字分析，以确定电子性能和极端工作条件。包括任何类型的电路，如分立电路、集成电路和混合电路，都可以进行分析。有许多设计软件都支持集成电路芯片设计、贴面技术设计和印刷电路板设计。一些回路分析软件如电子电路分析软件ECAP和集成电路补偿模拟程序(SPICE)则应用于电子电路和电力电路中。EWBMultisimTina385.2.3其他CAE设计和分析软件设计验证按照尺寸与公差标准检查相关信息，使用现有的零件几何体建立一个“软量规”，即硬量规的线框模型，投资较少有更高质量的检测效果。过程控制过程控制模块采集质量数据并且生成统计过程控制（SPC）必须的控制图。这个模块中的数据用来确定制造过程的精确性和反复性，确定在建零件与设计特征的接近程度，也用来预测加工过程的趋向。公差分析可在最大公差条件下分析装配件之间的配合，该软件的设计特征事当设计时考虑零件的配合。几何造型优化设计、图纸文本空间及紧固件都由软件自动完成。检验检验功能可以控制测量仪器，并确定零件是否是被接纳或被拒绝。根据在质量检测阶段获取的数据，产生改进工艺的建议。装配干涉和公差配合Valisys质量工程质量工程功能可以完成对已加工零件的检验。可以使用这些采集到的数据建立一个在建零件的联机图形模型，比较模型与软量规，可知零件是否已通过检验。393CAE评价5.3CAE评价设计分析过程针对各种设计方案提供了大量数据，审查这些数据从而确定实际设计目标和参数之间的一致程度。设计的反复性，难以划分CAE功能分析和评价的界限，在设计的阶段，CAE功能是“原型”。415.3CAE评价123原型虚拟原型六种快速原型42原型“原型”是一个设计的功能模型，在产品正式投入生产之前，用来评价产品的工作性能。建造普通原型的就是常规的生产设备。通常为有色金属或者塑料，然而，面对复杂的注塑模零件，制造原型的工艺难度也会加大。原型设计仍然是一个关键的评价过程。要缩短市场前置时间就要求更加快速的原型技术。5.3.1原型5.3CAE评价虚拟原型、快速原型等几种不同的技术可减少设计评价的时间。43虚拟原型虚拟原型是一个由零件构造机器部件或产品的过程，零件由不同的设计师设计完成。虚拟原型概念CATIA、SolidWorks、SolidEdge、Pro/E等都能导入部件的简化面模型，但是仅仅是显示不能修改，甚至没有内部细节。CAD软件的集成方式创建IXdesign系统和Alibre系统提供的模型软件更趋于理想，由中心服务器控制大型的机器模型，在设计子部件时可看到机器的其他细节。改善后的创建方式如Accupak软件可提供虚拟原型的线性和非线性应力分析功能。通过计算机模拟机械运动，该软件也可采用虚拟测试代替物理测试。应用虚拟原型其他技术5.3.2虚拟原型445.3.3一种为新设计快速建造模型的技术增材制造，绿色制造CAD模型转换成与快速系统兼容的文件格式，大部分使用STL，在系统内“切成”一个个很薄的水平断面，然后转为物理模型，即原型。快速原型相比起传统原型周期长，成本高，快速原型成本低，制造快，已发展成一种生产制造工具。455.3.3快速原型熔融沉积造型FDM激光后固化造型SLA层积物制造LOM选择性激光烧结SLS多孔喷射造型MJM三维打印3DP461、激光后固化成型(SLA)

光固化法是第一个投入商业应用的RP技术,它以美国3DSystems公司生产的SLA系列成型机为代表。SLA技术是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的，这种液态材料在一定波长和强度的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料也就从液态转变成固态。

47SLA优点：

(1)原材料的利用率将近100%；

(2)尺寸精度高(±0.1mm)；

(3)表面质量优良；

(4)可以制作结构十分复杂的模型。SLA缺点：

(1)成型过程中伴随着物理和化学变化，所以制件较易弯曲，需要支撑；

(2)可使用的材料种类较少；

(3)液态树脂具有气味和毒性，并且需要避光保护，以防止提前发生聚合反应，选择时有局限性。482、选择性激光烧结（SLS）

SLS工艺最初由美国德克萨斯大学奥斯汀分校(UIIiversityofTexasatAustin)的CarlDeckard于1989年在其硕士论文中提出，后由Texas大学组建的DTM公司于1992年推出了该工艺的商业化生产设备Sinterstation。该工艺实用高功率的激光加热，把粉末熔化在一起形成零件，SLS工艺的重要吸引力是可用于多种热塑性塑料的成型,如尼龙、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯类、聚苯乙烯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯等。4950

SLS的优点是可以使用较为广泛的材料，这些材料比感光树脂具有更好的机械性能且成本较低。所有可以制成粉末并且能融化的材料都可以使用。SLS较适用于那些具有复杂内腔、误差要求不如SLA严格的零件。SLS最适合要求优越的材料性能，或者必须暴露在露天、化学物等环境的零件，可以生成具有复杂内部结构零件。513、三维打印（3DP)目前最流行的概念建模系统，它诞生于麻省理工学院MIT该工艺将粉状材料一次撒一薄层。粉状材料可以是任何材料，包括陶瓷、金属、聚合物和合成物。然把粘性豁结剂添加到零件的横截面区域或零件的模子上。翻结剂是通过一个类似于喷墨打印头的装置一滴滴喷出去的。

3DP是一层一层地生成整个零件，其过程与SLS相似。每一层首先在粉床表面撒上一薄层粉末，然后黏结剂有选择地添加上去，形成零件。支撑粉床的活塞一步步地降低，所以下一层粉能够撒上去。这样的一层一层的过程一直重复到零件完成后结束。零件形成后，还要用蜡、氰基丙烯酸盐黏结剂或双环氧醋来渗透以增加强度。52533DP优点：几何形状适应性强，无需为悬挂部分、侧面凹槽和内部空腔设置支撑，任何颜色的材料，只要能制成粉状，都能使用。3DP的速度也很快。3DP缺点：尽管这种工艺的速度很快，但它不能获得激光后固化造型技术的表面质量和精度。544、熔融沉积造型（FDM）

FDM工艺由美国工程师ScottCrump于1988年研制成功。FDM的材料一般是热塑性材料，以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速凝固，并与周围的材料凝结。加热丝状材料喷头扫描并喷出半流动状材料材料固化图6FDM原理图5556

目前，FDM系统采用柱塞式喷头和螺杆式挤出喷头。

柱塞式喷头螺杆式喷头57FDM的优点：(1)由于热融挤压头系统构造原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全；(2)原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变形小；(3)原材料利用率高，且材料寿命长。FDM的缺点：(1)成型件的表面有较明显的条纹；(2)沿成型轴垂直方向的强度比较弱；(3)需要设计与制作支撑结构，如图。585、层积物制造(LOM)

LOM工艺由美国Helisys于1986年研制成功。LOM工艺采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上一层热熔胶。其主要零部件有：工作平台、CO2激光器、加热辊、供料与收料辊等。热压辊热压片材激光器切割出零件截面轮廓和工件外框工作台下降滚筒转动工作台上升LOM原理图59图4多余网格部分的去除60薄壳件

头盖骨LOM2030H机器外观61LOM优点：（1）成型效率高，LOM工艺只需在片材上切割出零件截面的轮廓，而不用扫描整个截面，因此成型厚壁零件的速度较快，易于制造大型零件；（2）无翘曲变形，工艺过程中不存在材料相变，因此没有热应力、膨胀和收缩不易引起翘曲变形；（3）无需加支撑，工件外框与截面轮廓之间的多余材料在加工中起到了支撑作用，所以LOM工艺无需加支撑。LOM缺点：

材料浪费严重，表面质量差。626、多孔喷射造型(MJM)多孔喷射造型(MJM)是被称为概念造型的3DP快速原型技术的一种。

激光后固化法、激光烧结法和熔融沉积法可以制成精确的模型，作为有限的性能测试之用。概念造型方法则用来制造强度相对较低的零件，可以快速地、低成本地对产品的早期设计进行评估。在概念造型方法中，3DP对大型零件较好，MJM加则对小型的、突出细部结构的零件更好。MJM的真正优势在于它的零件细节和表面质量较好。636465快速原型的现在和未来在最近的五年内，快速原型已经取得了长足的进步。较大的制造厂商对快速原型部门的投资驱动带动了系统的销售，较小的生产厂商通过购买服务商的机器使用时间来满足他们对快速原型系统的需求。。快速原型在未来变化的趋势还是清楚的。在设备方面，将会在精度和工艺速度上有所改进，从材料着眼，当前材料的改进和新材料的引进都将提高原型的稳定性、强度和耐用性。这些变化将使快速原型技术向前迈进到定制加工的时代，制造业仍是主要用户，医学应用也开始启动。6604成组技术05生产工程策略06设计与生产工程网路CONTENTS成组技术044.1成组技术的背景随着人类生活水平的提高和社会的进步，人们追求个性化、特色化的思想日益普遍。因此大批量的产品越来越少，单件小批量的产品生产模式越来越多。但小批量生产的组织模式会存在一些矛盾：①生产计划、组织管理复杂化；②零件从原材料到成品的总生产时间较长；③生产准备工作量大；④产量小，使得先进制造技术的应用受到限制。694.2成组技术的原理与定义成组技术（GT-grouptechnology）是一种生产技术科学，它研究如何识别和发掘生产活动中有关事物的相似性，并对其进行充分利用，即把相似问题归类成组，并求解决这一组问题相对统一的最优方案，以取得所期望的经济效益。成组技术应用于机械加工方面，按零件的相似性分类成组，把品种多转换为少，把生产量少转化为大，以便于采用高效率的生产方法，从而提高了劳动生产率，为多品种、小批量生产提高经济效益开辟了一条途径。GT定义如下:GT是一种制造方法，它利用零部件设计上的和(或)制造工艺上的相似性，将他们组成小批或中批生产。704.3零件分类成组方法成组技术的核心是利用事物的相似性，将相似的问题归类成组以便提出统一的最佳解决方案。将相似零件归并为零件族是实施成成组技术的基础。目前，将零件分类成组常用的方法有以下三种：1）视检法（VisualInspection）视检法是由有生产实践经验的工程技术人员通过对零件图样仔细阅读，根据个人的经验，把相似特征的零件归为一类。特点：要求有丰富生产实践经验的工程技术人员进行，其效果主要取决于个人的生产经验，多少带有主观性和片面性。当零件数量不多时，可采用这种方法。714.3零件分类成组方法2）零件编码分类法（PartsIdentificationandCoding）按照一定的编码系统将各类零件进行编码，即将零件的有关设计、制造等方面的信息用一定的代码（代码可以使数字或数字、字母兼用）描述和标识。然后根据零件族的相似标准，对零件进行分组。特点：有助于计算机辅助成组技术的实施，由于这种方法比较零件具体的特征指标，因此可应用于精确分类场合。724.3零件分类成组方法3）生产流程分析法（PFA—ProductionFlowAnalysis）该方法以零件加工过程及加工设备明细表等技术文件为依据，通过分析零件加工工艺，把工艺过程相似的零件归为一类。特点：由于生产流程分析法主要依据的是制造工艺数据而非设计数据，因而比较全面地反映了现有生产条件的相似性，而且克服零件分类编码方法进行零件分类成组时遇到的问题如：几何形状不同的零件，其工艺可能完全相同，几何形状相同的零件，其工艺也可能完全不同。因此这种方法在生产实践中得到广泛应用。734.4零件分类编码系统在零件的设计、制造和管理中，每个零件具有两个码：识别码和分类码。1、零件的识别码为了便于生产的组织与管理，在领料、加工、入库、装配时能够区别和区分，因此每种零件都必须有自己唯一的标识码，即识别码。2、零件的分类码零件的分类码是为了适应成组技术的实施要求而提出的，借助一定的分类编码系统所生成的，零件分类码可以反映出零件固有的功能、名称、结构、形状、工艺、生产等信息，相同的分类码的零件表示他们是相似的，可以归为一类，即一个零件族，零件的分类码不同于识别码，分类码对每种零件并非唯一的，可以重复。744.4零件分类编码系统常用的编码结构有：1）分级编码结构分级式编码结构也称单一编码结构或树结构，在分级编码结构中，码位之间是隶属关系，即除第一码位内的特征码外，其他各码位的确切含义都要根据前一码位来确定。分级编码的优点是用少量的编码可以表达很多的信息。唯一的缺点是复杂性随分支的增加而增加。754.4零件分类编码系统2）链式编码结构链式编码，也称多重编码，是由编码表或矩阵建立起来的，在链式结构中，每个码位内的各特征码具有独立的含义，与前后无关。多重编码的主要优点是紧凑、易用和易扩展。主要缺点是多重编码缺乏层次结构表现细节。3）混合编码结构混合编码结构结合了分级编码和单一编码的优点。典型的混合编码例子是Optiz分类编码系统。764.4零件分类编码系统

—Opitz分类编码系统Opitz分类编码系统是一个十进制9位代码的混合结构分类编码系统，在成组技术领域中，Opitz分类编码系统是最著名的分类编码系统，它是由德国Aachen工业大学H．Opitz教授提出的，其基本结构如下图所示。它使用下列数字序列：

123456789ABCD774.4零件分类编码系统—JLBM-1分类编码系统JLBM-1分类编码系统是原机械工业部为在机械加工中推行成组技术而开发的一种零件分类编码系统，这个系统经过先后4次的修改，并于1984年起作为我国机械工业的技术指导资料。它是一个十进制15位代码的混合结构分类编码系统，如下图所示：

784.5成组技术的效益分析1、产品设计方面由于成组技术的主导思想是将分散在各种产品的形状结构相似、工艺相似的零件集中起来，分成零件族组织生产，因此要求新产品设计中尽量采用已有的产品零件、减少零件形状、零件上的功能要素以及尺寸的离散型。由于新产品具有继承性，使往年积累并经过考验的有关设计和制造经验再次应用，有利于保证产品质量的稳定，加快了设计速度，节约设计时间，免除了设计人员的重复性劳动，也减少了工艺准备工作和降低制造费用。2、制造过程设计方面同一组的零件可以采用成组工序，成组工序允许采用同一设备和工艺装置，以及相同或相近的机床，可以大大减少由于零件品种更换所要的机床调整时间，同一零件族的可以设计公用夹具，提高较少更换夹具的时间，提高工作效率。794.5成组技术的效益分析3、生产组织管理方面由于成组批量大，因此可以采用高效机床或数控机床，迅速提高生产效率。传统的机群式布置的车间完全按照机床的功能来布置，加工零件时，零件必须在不同的机群中流动，这种方式是物料传输时间长，在制品数增加，所需工艺装备数也随之增加，从而使整个生产准备周期增加，基于成组技术的车间布局，每个生产单元完成一个特定的零件族，使物料运输时间缩短，装夹次数减少，在制品数量减少，因为整个生产准备时间减少。传统工艺的车间布置GT车间布置80生产工程策略055生产工程策略生产工程负责制定产品的生产计划，并在企业中发挥作用。生产计划的内容包括：工艺规划、生产机床编程、工装夹具工程、操作和生产标准、生产设备工程、制造和装配能力分析、制造成本估算等。本章节将讨论与生产计划内容相关的CIM自动化策略。5.1计算机辅助工艺设计5.2计算机辅助制造5.3生产和过程的建模与仿真5.4维修自动化5.5生产成本分析825.1计算机辅助工艺设计计算机辅助工艺设计CAPP（ComputerAidedProcessPlanning）是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。借助于CAPP系统，可以解决手工工艺设计效率低、一致性差、质量不稳定、不易达到优化等问题。也是利用计算机技术辅助工艺师完成零件从毛胚到成品的设计和制造过程。CAPP上与CAD相接，下与CAM相连，是连接设计与制造之间的桥梁，是CIMS的重要环节，推进CAPP实施对推进企业信息化具有重要意义。83CAPP派生试CAPP混合式CAPP生成式CAPP检索式CAPP交互式CAPP智能式根据CAPP中工艺生成的原理可将其分为六类：5.1计算机辅助工艺设计845.1计算机辅助工艺设计1、派生式CAPP派生式CAPP是使用一个人工预先排好的标准工艺方案库，将新零件的每个特征与库中已有的相似零件相匹配，新零件的工艺规程，是通过检索相似零件的工艺规程并加以筛选或编辑修改而成的。派生式CAPP系统的应用步骤：首先，提取零件族的工艺标准方案，和零件族识别码一起储藏在企业的标准工艺数据库中。一般情况下，标准工艺方案都需要经过一定程度的修改才能适合新的零部件使用。经过若干步处理如右图所示，得到零件族的标谁工艺方案，并存储在派生数据库中。855.1计算机辅助工艺设计新零件的派生式工艺产生过程如下图所示，首先对新零件进行编码，然后经零件族搜索程序匹配该零件所属的族，该族的标准工艺就被提取出来了。为适应新零件，还需再经设计人员对此作必要的调整。派生式方法的主要优点是工艺设计的时间可以减少将近50%。865.1计算机辅助工艺设计2、生成式CAPP生成式CAPP系统将人们设计工艺过程时用的推理和决策方法转换成计算机可以处理的决策模型、算法及程序代码，从而依靠系统决策，自动生成零件的工艺规程。生成式CAPP系统决策原理如右图所示：875.1计算机辅助工艺设计生成式CAPP具有如下优点:生成工艺方案快速、一致性好。全新工艺方案的形成与已有零部件的类似的工艺方法形成一样快。能够与MRP和ERP系统连接。工艺文件与ISO或QS9000标准的要求完全吻合，即使是缺乏经验的操作工人，也能很好地完成加工操作。生成式CAPP具有如下缺点:开发难度大。由于工艺过程设计问题的复杂性，目前尚没有系统能做到所有的工艺决策都完全自动化。885.1计算机辅助工艺设计3、混合式CAPP混合式CAPP也称综合型CAPP系统或半创成型CAPP系统，它将派生式CAPP与生成式CAPP结合起来，即采取派生与自动决策相结合的工作方式。4、检索式CAPP检索式CAPP系统是针对标准工艺的，将设计好的零件标准工艺进行编号，存储在计算机中，当制定零件的工艺过程时，可根据输入的零件信息进行搜索，查找合适的标准工艺。895.1计算机辅助工艺设计5、交互式CAPP交互型CAPP系统是编制一个人机交互软件系统。工艺设计人员根据屏幕上的提示进行人机交互操作，操作人员在系统的提示引导下回答工艺设计过程中的问题，对工艺过程进行决策及输入相应的内容，形成所需的工艺规程。6、智能式CAPP智能型CAPP系统是将人工智能技术应用在CAPP系统中而形成的CAPP专家系统。与生成式CAPP系统相比，虽然二者都可自动生成工艺规程，但生成式CAPP系统以逻辑算法加决策表为特征；而智能型CAPP以推理加知识为特征。905.2计算机辅助制造计算机辅助制造（CAMComputerAidedManufacturing）利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。它输入信息是零件的工艺路线和工序内容，输出信息是刀具加工时的运动轨迹(刀位文件)和数控程序。CAM的核心是计算机数值控制(简称数控)，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。计算机控制的车间自动化迅速发展，使得CAM这个词已不再指自动化机床了。下面给出CAM的明确定义：CAM是指计算机技术在企业的计划、管理和生产控制等方面的有效应用。915.2计算机辅助制造数控是数字控制的简称,数控技术是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。早期时有两个版本：NC（NumericalControl）：代表旧版的、最初的数控技术。CNC（ComputerizedNumericalControl）：计算机数控技术——新版，数控的首选缩写形式。NC可能是CNC，但CNC绝不是指老的数控技术。DNC(DistributedNumericalControl)称为分布式数控，意为直接数字控制或分布数字控制。DNC最早的含义是直接数字控制，它指的是将若干台数控设备直接连接在一台中央计算机上，由中央计算机负责NC程序的管理和传送。当时的研究目的主要是为了解决早期数控设备(NC)因使用纸带输入数控加工程序而引起的一系列问题和早期数控设备的高计算成本等问题。925.2计算机辅助制造CAM的主要应用之一是在非连续产品制造业中，通过直接提取设计图纸的数据信息，生产成品零件。这种应用通常称为CAD/CAM。935.2计算机辅助制造STEP(StandardfortheExchangeofProductModelData－产品模型数据交换标准)标准是国际标准化组织(ISO)制定的描述整个产品生命周期内产品信息的标准。它提供了一种不依赖具体系统的中性机制，旨在实现产品数据的交换和共享。这种描述的性质使得它不仅适合于交换文件，也适合于作为执行和分享产品数据库和存档的基础。STEP发达国家已经把STEP标准推向了工业应用。它的应用显著降低了产品生命周期内的信息交换成本，提高了产品研发效率，成为制造业进行国际合作、参与国际竞争的重要基础标准，是保持企业竞争力的重要工具。

A系统B系统中性文件前处理器后处理器945.3生产和过程的建模与仿真生产和过程的建模由于系统和环境的